JP5589731B2 - 半導体装置の製造方法、半導体装置、センサーモジュール、電子機器 - Google Patents
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Description
本発明のある形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の面と、前記第1の面に位置する電極とを有する半導体素子を準備する工程と、前記電極を含む前記第1の面に、第1の樹脂層を形成する工程と、前記電極と電気的に接続し、前記第1の樹脂層の前記半導体素子と対向する第2の面とは反対側の第3の面に第1の金属層を形成する工程と、前記第1の金属層の前記第1の樹脂層と対向する第4の面と前記第4の面の反対側の第5の面を接続する第6の面と、前記第5の面と、を覆う第2の樹脂層を形成する工程と、前記第2の樹脂層に前記第5の面を露出する開口部を設ける工程と、前記第2の樹脂層が、前記第6の面を覆った状態で、前記開口部内に無電解メッキで第2の金属層を形成する工程と、を有するし、前記開口部を設ける工程は、前記開口部に前記第5の面から拡がるテーパーを、前記半導体素子の外側方向のテーパー角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくなるように形成する工程であることを特徴とする。
本発明のある形態に係る半導体装置は、第1の面と、前記第1の面に位置する電極を有する半導体素子と、前記第1の面に位置する第1の樹脂層と、前記電極と電気的に接続され、前記第1の樹脂層の前記半導体素子と対向する第2の面とは反対側の第3の面に位置する第1の金属層と、前記第1の金属層の前記第1の樹脂層と対向する第4の面と前記第4の面の反対側の第5の面とを接続する第6の面と、前記第5の面と、を覆い、且つ、前記第5の面の一部を露出する開口部を有する第2の樹脂層と、前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第2の金属層と、を有するし、前記開口部は、前記第5の面から広がるテーパを有し、前記テーパーにおける前記半導体素子の外側方向のテーパ角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパ角度よりも大きいことを特徴とする。
本発明のある形態に係るセンサーモジュールは、第1の面と、前記第1の面に位置する電極を有する半導体素子と、前記第1の面に位置する第1の樹脂層と、前記電極と電気的に接続され、前記第1の樹脂層の前記半導体素子と対向する第2の面とは反対側の第3の面に位置する第1の金属層と、前記第1の金属層の前記第1の樹脂層と対向する第4の面と、前記第4の面の反対側の第5の面とを接続する第6の面と、前記第5の面とを覆い、且つ、前記第5の面の一部を露出する開口部を有する第2の樹脂層と、前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第2の金属層と、を有するし、前記開口部は前記第5の面から広がるテーパを有し、前記テーパーにおける前記半導体素子の外側方向のテーパ角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパ角度よりも大きい半導体装置と、前記開口部の内部において、前記第2の金属層と接続される突起電極と、前記突起電極の前記第2の金属層と対向する面とは反対側に位置し、前記突起電極と当接する位置に配設される接続電極を有するセンサー素子と、前記第2の金属層と前記接続電極とが導電性ペーストで電気的に接続されていることを特徴とする。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
まず、半導体装置1の製造方法について以下に複数の実施例をあげ例示し、これら実施例に基づき製造される半導体装置について説明する。
(実施例1)
これら開口部42a〜42cは、第5の面34から上方(第5の面34から半導体基板11に向かう方向とは反対側の方向)に拡がるテーパーを有している。
なお、第2の金属層51a,51cは、図示する領域外のテーパー面に形成してもよい。
(実施例1による半導体装置)
なお、Auスタッドバンプ80を含んだ構成を半導体装置1としてもよい。
第2の金属層51を形成(図1(e)の状態)した後、半導体装置1一つ一つに個片化する。または、Auスタッドバンプ80を形成した後に個片化してもよい。
(実施例2)
図2は、実施例2に係る半導体装置1の製造方法の主たる工程を示す断面図である。ここで、半導体素子10に第1の樹脂層20と第1の金属層31とを形成する工程(図2(a)〜図2(c)、参照)は、実施例1(図1(a)〜図1(c)、参照)と同じである。
なお、第2の金属層51a,51cは、図示する領域外のテーパー面に形成してもよい。
(実施例3)
図3は、実施例3に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図である。ここで、半導体素子10の第1の面10aに第1の樹脂層20と第1の金属層31と第2の樹脂層41を形成する工程(図3(a)〜図3(d)、参照)は、実施例1(図1(a)〜図1(d)、参照)と同じである。
(実施例4)
図4は、実施例4に係る半導体装置の製造方法の主たる工程を示す断面図である。ここで、半導体素子10の第1の面10aに第1の樹脂層20と第1の金属層31と第2の樹脂層41と第3の金属層60を形成する工程は、実施例3(図3(a)〜図3(e)、参照)と同じであるため図示、及び説明を省略する。
また、第3の金属層60は電極12bと共に、パターニングにより複数に分割して配置されている。従って、第3の金属層60を第3の樹脂層70で覆うことによって、複数の第3の金属層60間のショート、第3の金属層60と第2の金属層51とのショートを防止できるという効果がある。
(センサーモジュール)
図5は、センサーモジュールの1例を示す断面図である。図5において、センサーモジュール110は、前述した各実施例に記載した半導体装置1にセンサー素子100を突起電極としてのAuスタッドバンプ80を用いて接合された状態でパッケージに格納されている。パッケージは、透光性を有する材料からなるパッケージ本体111と、側壁部113と、金属蓋114によって構成され、これらによって形成される空間115に、半導体装置1とセンサー素子100とが格納されている。
次に、半導体装置1と振動ジャイロ素子100の接合構造について説明する。まず、振動ジャイロ素子100の1例を説明する。
そして、振動ジャイロ素子100は、水晶結晶軸において直交するX軸及びY軸で規定される平面に沿って切り出されて平板状に加工され、平面と直交するZ軸方向に所定の厚みを有している。なお、所定の厚みは、発振周波数(共振周波数)、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。
振動ジャイロ素子100は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチング(ウエットエッチングまたはドライエッチング)により形成されている。なお、振動ジャイロ素子100は、1枚の水晶ウエハーから複数個取りすることが可能である。
振動ジャイロ素子100は、中心部分に位置する基部108と、基部108からY軸に沿って延伸された振動部としての1対の検出用振動腕101a,101bと、検出用振動腕101a,101bと直交するように、基部108からX軸に沿って延伸された1対の連結腕102a,102bと、検出用振動腕101a,101bと平行になるように、連結腕102a,102bそれぞれの先端側からY軸に沿って延伸された振動部としての各1対の駆動用振動腕103a,103b,104a,104bとを備えている。
振動ジャイロ素子100は、検出用振動腕101a,101bで、角速度を検出する検出振動系を構成し、連結腕102a,102bと駆動用振動腕103a,103b,104a,104bとで、振動ジャイロ素子100を駆動する駆動振動系を構成している。
これにより、振動ジャイロ素子100は、小型化および角速度の検出感度の向上が図られている。
図7は、半導体装置と振動ジャイロ素子との接合構造を示す部分断面図である。本実施例では、図6に示すように、振動ジャイロ素子100の固定端121,122にはそれぞれ3個ずつの接続電極109が設けられ、半導体装置1には接続電極109に対応する位置にAuスタッドバンプ80が設けられており、これらの接続電極109とAuスタッドバンプ80とを接合する。図7では、そのうちの1箇所を例示して説明する。
図8及び図9は、振動ジャイロ素子の動作を説明する模式平面図である。図8は駆動振動状態を示し、図9(a),(b)は、角速度が加わった状態における検出振動状態を示している。なお、図8及び図9において、振動状態を簡易に表現するために、各振動腕は線で表している。
まず、半導体装置1から駆動信号が印加されることにより、振動ジャイロ素子100は角速度が加わらない状態において、駆動用振動腕103a,103b,104a,104bが矢印Eで示す方向に屈曲振動を行う。この屈曲振動は、実線で示す振動姿態と二点鎖線で示す振動姿態とを所定の周波数で繰り返している。
まず、図9(a)に示すように、駆動振動系を構成する駆動用振動腕103a,103b,104a,104b及び連結腕102a,102bには、矢印B方向のコリオリ力が働く。また同時に、検出用振動腕101a,101bは、矢印B方向のコリオリ力に呼応して、矢印C方向に変形する。
このように、振動ジャイロ素子100は、この一連の動作を交互に繰り返して新たな振動が励起される。
なお、矢印B,B’方向の振動は、重心Gに対して周方向の振動である。そして、振動ジャイロ素子100は、検出用振動腕101a,101bに形成された検出電極が、振動により発生した水晶の歪を検出することで角速度を求めることができる。
(電子機器)
電子機器として用いるセンサー素子としては、例えば、上述した振動ジャイロ素子、加速度センサー素子、重量感知素子、水晶振動子、弾性表面波素子(SAW)、MEMS構造体、等があり、これらは、その機能によって、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ、等に採用可能である。そして、小型で信頼性の高いセンサーモジュールを用いることで、電子機器の小型化、高信頼性を実現できる。
Claims (5)
- 第1の面と、前記第1の面に位置する電極とを有する半導体素子を準備する工程と、
前記電極を含む前記第1の面に、第1の樹脂層を形成する工程と、
前記電極と電気的に接続し、前記第1の樹脂層の前記半導体素子と対向する第2の面とは反対側の第3の面に第1の金属層を形成する工程と、
前記第1の金属層の前記第1の樹脂層と対向する第4の面と前記第4の面の反対側の第5の面を接続する第6の面と、前記第5の面と、を覆う第2の樹脂層を形成する工程と、
前記第2の樹脂層に前記第5の面を露出する開口部を設ける工程と、
前記第2の樹脂層が、前記第6の面を覆った状態で、前記開口部内に無電解メッキで第2の金属層を形成する工程と、
を有し、
前記開口部を設ける工程は、前記開口部に前記第5の面から拡がるテーパーを、前記半導体素子の外側方向のテーパー角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパー角度よりも大きくなるように形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記テーパーは、前記半導体素子の端部から前記開口部までの前記第2の樹脂層の量を、前記開口部から前記半導体素子の内側の前記第2の樹脂層の量よりも少なくした状態で、加熱硬化させることにより形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の面と、前記第1の面に位置する電極を有する半導体素子と、
前記第1の面に位置する第1の樹脂層と、
前記電極と電気的に接続され、前記第1の樹脂層の前記半導体素子と対向する第2の面とは反対側の第3の面に位置する第1の金属層と、
前記第1の金属層の前記第1の樹脂層と対向する第4の面と前記第4の面の反対側の第5の面とを接続する第6の面と、前記第5の面と、を覆い、且つ、前記第5の面の一部を露出する開口部を有する第2の樹脂層と、
前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第2の金属層と、
を有し、
前記開口部は、前記第5の面から広がるテーパを有し、
前記テーパーにおける前記半導体素子の外側方向のテーパ角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパ角度よりも大きいことを特徴とする半導体装置。 - 第1の面と、前記第1の面に位置する電極を有する半導体素子と、前記第1の面に位置する第1の樹脂層と、前記電極と電気的に接続され、前記第1の樹脂層の前記半導体素子と対向する第2の面とは反対側の第3の面に位置する第1の金属層と、前記第1の金属層の前記第1の樹脂層と対向する第4の面と、前記第4の面の反対側の第5の面とを接続する第6の面と、前記第5の面とを覆い、且つ、前記第5の面の一部を露出する開口部を有する第2の樹脂層と、前記開口部の内部に無電解メッキで形成される第2の金属層と、を有し、前記開口部は前記第5の面から広がるテーパを有し、前記テーパーにおける前記半導体素子の外側方向のテーパ角度が、前記半導体素子の内側方向のテーパ角度よりも大きい半導体装置と、
前記開口部の内部において、前記第2の金属層と接続される突起電極と、
前記突起電極の前記第2の金属層と対向する面とは反対側に位置し、前記突起電極と当接する位置に配設される接続電極を有するセンサー素子と、
前記第2の金属層と前記接続電極とが導電性ペーストで電気的に接続されていることを特徴とするセンサーモジュール。 - 請求項4に記載のセンサーモジュールを有することを特徴とする電子機器。
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